EP1277865A1 - Dreidimensionale regelmässig strukturierte Vliesstoffe, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents

Dreidimensionale regelmässig strukturierte Vliesstoffe, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung Download PDF

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EP1277865A1
EP1277865A1 EP20020011392 EP02011392A EP1277865A1 EP 1277865 A1 EP1277865 A1 EP 1277865A1 EP 20020011392 EP20020011392 EP 20020011392 EP 02011392 A EP02011392 A EP 02011392A EP 1277865 A1 EP1277865 A1 EP 1277865A1
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shrinkage
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    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/674—Nonwoven fabric with a preformed polymeric film or sheet

Definitions

  • the present invention relates to nonwovens with a regular Surface samples as well as their manufacture and use.
  • nonwoven fabric which consists of at least one unidirectionally stretched spunbond and therefore mechanically connected short fiber fleece.
  • the network is characterized by high Volume and good grip.
  • Three-dimensional structured fiber fabrics are known per se.
  • the DE-A-199 00 424 are three-dimensionally structured combinations thermally welded together in the form of a regular pattern Continuous and staple fiber layers described.
  • the development of the three-dimensional structure is made using fiber layers with different shrinkability. By triggering the shrinkage Staple fiber layer embossed a three-dimensional structure. It has been there however, showed that the resulting three-dimensional structure is irregular, since the sequence of increases and decreases, after a rather random pattern.
  • Such composites are fiber sheets made of at least one or two nonwovens and extruded, biaxially stretched nets, such as for example made of polypropylene (hereinafter referred to as "PP").
  • PP polypropylene
  • These poses are partly due to the Shrinkage in both directions, i.e. in the longitudinal and transverse orientation of the Monofilaments of the stretched PP network, relatively uneven and optical not particularly appealing.
  • the cohesion of the two nonwoven layers is usually done through the network by point or pattern Welding in a calender with pressure and temperature.
  • the object of this invention based on providing three-dimensionally structured fiber fabrics that are characterized by a regular three-dimensional pattern.
  • the present invention is therefore about developing methods with which a uniform structure can be created, i.e. by certain Measures according to the invention the structure of the three-dimensional Predetermine poses and specializations and the coincidences and to prevent the associated irregularities in the structure.
  • the present invention relates to a three-dimensionally structured Fiber fabric with regular relation to the surface plane alternating surveys and depressions at least one nonwoven layer and one shrink-wrapped associated with it Flat structures, the connection between the nonwoven layer and the shrunk fabric is done by welding and where that Welding at least perpendicular to the direction of the greatest shrinkage of the shrunk fabric in the form of regularly arranged Lines, preferably in the form of regularly arranged and continuous lines, is done.
  • the composite according to the invention has at least one layer of nonwoven and at least one layer of a further sheet-like structure, that in such a way is designed so that it is exposed to moist and / or dry heat tends to shrink or reduce its area.
  • Fiber types exist in a wide variety of titer ranges, for example the Titers from 0.5 to 5 dtex.
  • heterofil fibers or Mixtures of different types of fibers can be used.
  • Spunbonded nonwovens are preferably staple fiber nonwovens, very particularly preferably unbound staple fiber nonwovens used.
  • the invention contains three-dimensionally structured fiber sheets three layers, the both three-dimensionally covering the shrunk fabric Nonwovens are staple fiber nonwovens, and are the covering nonwovens same or different fiber orientations and / or same as well can have different fiber structure.
  • the nonwovens used or their unbound precursors have basis weights of 6 to 70 g / m 2 .
  • the three-dimensionally structured fiber sheet contains three layers and has weights of 15 to 150 g / m 2 .
  • Nonwovens with a low basis weight of 6 to 40 g / m 2 are particularly preferably used. These nonwovens can be used to produce particularly lightweight and highly absorbent composites.
  • Bonding is preferably carried out by heat and pressure in the calender gap and / or by ultrasound.
  • the shrinkage can only take place in one preferred direction, but also in both or more than two directions.
  • the shrinkable fabric should change its ratio in longitudinal to Find the transverse direction approximately, preferably in the same ratio. For example, if the shrinkable fabric is only in Longitudinal direction shrinks and thus has no transverse shrinkage at all, so is the line pattern of the welding of nonwoven and shrinkable Choose fabrics perpendicular to the longitudinal direction. For example as an engraving calender roll to choose one that has elevations that 100% aligned in the transverse direction, i.e. it has to be welded have solid lines.
  • the shrinking or shrunk fabric can be of any Natur_sein. It can be a shrinkable fibrous sheet act, for example, a woven, knitted fabric, nets, scrims, parallel running monfilaments or staple fiber or multifilament yarns or around a nonwoven fabric or it can be a shrinkable film.
  • the shrinkable fibrous sheet can be stretched, linear aligned and parallel to each other threads or yarns consist.
  • the drawn or drawn threads or monofilaments can stretched by others oriented at an angle to the former or undrawn or less drawn threads / monofilaments or Yarn exist.
  • the crossing fibers, threads or monofilaments can by self-binding, for example by mechanical binding or bound to the others by welding at the crossing points his. The binding can also be carried out by binders, such as aqueous dispersions be done.
  • the constructed according to the invention and connected to a laminate three-dimensional structured fiber fabrics can be made from one shrunk fabrics and at least one not or under Process conditions exist less shrunk nonwoven.
  • the shrunken fabrics can also be used on both sides with a Be covered, either symmetrical or asymmetrical, i.e. the Weights of the two layers of nonwoven can be different or the same. Both If they tend to shrink, nonwoven layers can be the same Have shrinkage amounts or different. At least one of the two Nonwoven layers must have shrunk less than that in the middle positioned shrunk fabrics.
  • the shrinkable or shrunk sheet of the laminate can consist of a uniaxially or biaxially stretched film.
  • the film can after the known manufacturing processes have been generated, for example after the blowing process, i.e. have been stretched in tube form. But it can also formed by extrusion through a slot die and through mechanical stretching in the machine direction or across to the machine direction by a tenter or by passing of an interlocking pair of rollers with grooving in Machine direction have been stretched.
  • the usual stretch ratio of the film is up to 5: 1 in one or both Stretching directions.
  • the aspect ratio of the film is reduced under stretching ratio understood before stretching.
  • the extrudate of the film can with known fillers or Structuring agents can be provided, for example with inorganic particles such as e.g. Chalk, talc or kaolin. This can result in stretching in itself a microporous structure are known to be produced with the advantage improved breathability.
  • inorganic particles such as e.g. Chalk, talc or kaolin.
  • the film can also be stretched using methods known per se have been perforated so that the perforations become too stretched widen larger perforations.
  • the film may also have been slit before stretching, so that especially by stretching at a 90 ° angle to the length of the Slots the same to be expanded to perforations.
  • the film may have been weakened in a pattern before stretching, so that the weakened areas are expanded into perforations when stretched.
  • the pattern-like weakening of the film can be caused by Calender roll passage, i.e. by heat and pressure or by Ultrasound treatment is done.
  • the film can be weakened regardless of whether perforated or pattern-like slotted, consist of a single layer or by coextrusion multiple layers, i.e. be built up at least two.
  • One of both or the two outer layers of the coextruded film can be made of lower melting thermoplastics than the other or the middle layer consist.
  • the fibers of the nonwoven layers surrounding the shrink film can only on the lower melting layer (s) of the coextruded film and not attached to the middle layer.
  • the shrinkable or shrunk sheet of the laminate can from a loose fiber pile from 100% shrinking, i.e. heavily stretched Fibers exist, which has been formed according to known fleece laying techniques.
  • the fibers can be isotropic or in a preferred direction, i.e. anisotropic have been filed.
  • the fiber pile can with at least one before lamination a non-shrinking nonwoven fabric layer using known methods be pre-consolidated, their consolidation conditions being controlled so that the shrinkage capacity is not influenced or is influenced only insignificantly.
  • the pile made of shrinking fibers can be the same or different titers of the same fiber exist.
  • the titer of these fibers is usually in the range from about 0.5 dtex to about 50 dtex, preferably however in the range between 0.8 and 20 dtex.
  • the jacket component is made of PE and this acts as a binding substance for the fixation of one or two non-shrinking fibrous fabrics on one or both sides the shrink fiber layer.
  • the shrinking or shrunk pile or nonwoven layer can also be used known methods have been perforated or a net-like structure exhibit.
  • extruded plastic nets As a shrinking or shrunk layer of a composite structure uni- or biaxially stretched, extruded plastic nets can also be used.
  • the Degree of stretching in both directions can be the same or different.
  • At least one preferred direction is preferably greatly stretched. Under strong stretching or stretching degree becomes a stretching ratio of understood at least 3: 1.
  • the thickness of the threads is usually 150 to 2000 ⁇ m.
  • plastic nets become flat structures with a lattice structure understood, which is formed by the fact that first arranged in parallel Monofilament shares with two also arranged in parallel Cross monofilament shares at a certain constant angle and are welded together at the crossing points. at The two monofilament sheets normally consist of plastic nets the same polymer. The thickness and the degree of stretching of the two Filament shares can be different.
  • Non-woven fabrics can also be used as shrinkable or shrunk fabrics are used, which differ from plastic nets or grids distinguish that the crossing filament sheets at their Crossing points are not connected by self-binding but through a binder application, such as aqueous Polymer dispersions.
  • the two can be oriented in parallel Monofilament shares consist of different polymer. Clutch is in generally only suitable for use in the present invention, if at least one of the two sets of filaments is stretched. In laid fabrics, both stretched monofilament threads as well Homofilaments are used.
  • the angle of the intersecting In principle, filament shares can be arbitrary. The angle of 90 ° becomes preferred for practical reasons.
  • the clusters of filament or Plastic nets are preferably parallel, in the machine direction and that second filament shares across i.e. at a 90 ° angle to the machine direction aligned.
  • the distance between the first parallel in Machine-oriented filaments usually lie in the Range between about 0.5 and about 20 mm, preferably between 2 and 10 mm and that of the second parallel filament sets between 3 and 200 mm.
  • the first filament clusters usually carry up to 50 to 100%, preferably 70 to 100% and very particularly preferably 100% of the total area shrinkage. In the latter case arise exactly trained corrugations or corrugations.
  • the second filament clusters usually contribute 0 to 50%, preferably 0 - 30% and most preferably 0% of the total area shrinkage at.
  • Fabrics and knitted fabrics can also be used with fabrics provided that at least one of the two preferred directions. i.e. at the Weave the warp or weft from shrinking or shrinking Fibers.
  • the nonwoven fabric used for shrinking can be closed before it is laminated a composite has been subjected to an elongation process.
  • the nonwoven fabric is preferably held in by mechanical forces Machine direction elongated and - if it is made of fully stretched fibers exists - accordingly shortened in the transverse direction, i.e. he suffers one Width loss.
  • Such so-called neck-in-stretch processes lead to a clear Realignment of the fiber in the nonwoven in the direction of the executed Stretching.
  • a reorientation can be made easier that bonds within the nonwoven fabric during the stretching process
  • Temperature increase can be solved or loosened and the Reorientation of the fibers preserved by cooling to room temperature becomes.
  • Such reorientations of the fibers are preferred if before an isotropic nonwoven or one with only a small amount Preferred orientation of the fibers is present or if shrinkage is preferred only in one direction and a clear curl in the nonwoven is desired.
  • Thermal welding of fibrous web and / or nonwoven and shrinkable fabrics can be made in any way for example by calendering with an embossing calender, one of which Roller has a regular line pattern, or by welding with Ultrasound or infrared radiation, each in a predetermined Work the pattern on the nonwoven.
  • the composite according to the invention is notable for its low level Grammage due to a high thickness.
  • the alternating ones Elevations and depressions create space for the inclusion of low viscous to highly viscous liquids, liquid multi-phase systems, such as Floods, dispersions and emulsions or other, too Solid systems containing disperse systems, as well as solid particles and Airborne dusts or gases.
  • These fluids or solid particles can either the spaces between the alternating surveys and Completely or partially fill recesses or only the surface cover the composite according to the invention with a layer.
  • the composite according to the invention can be used in particular in the fields of Filters for liquid, dust and / or particle filtration, as high volume Absorption and distribution layer in hygiene articles, especially in diapers or feminine hygiene, as well as a hooking part for Velcro fasteners deploy. These uses are also the subject of the present Invention.
  • Fig. 1 One of the numerous variants of the fiber fabric according to the invention is shown schematically in Fig. 1.
  • the network consists of a total of three nonwoven layers.
  • (1) and (2) are unshrunk nonwoven layers that are made using Pressure and temperature or by ultrasonic welding in the form of continuous lines on those positioned in the middle of the composite Fiber web of a third nonwoven (7) before the shrinking treatment have been welded on.
  • the three nonwoven layers are on the web-like or line-shaped, aligned parallel to each other Weld points (5) intimately connected.
  • Composite described are both the fiber blends as well Basis weights of the two nonwoven layers (1) and (2) are identical, so that after the shrinkage of the nonwoven layer (7) one exactly in cross section mirror-image double wave is created with the same wave height (10) and (11). Under wave height the maximum distance of the wave from the center of the Compound understood.
  • the fibers of the nonwoven layers (1) and (2) are the weakest in corrugations compacted.
  • the shrunk nonwoven layer (7) is in the middle (7a) between the web-like welds (5) weakest and within the Welds (5) most strongly bound.
  • nonwoven layers (1) and (2) can also be constructed differently and different basis weights exhibit.
  • the shrinkage in the case of Figure 1 took place exclusively in Direction along line 9 --- 9, this direction with the Machine running direction (longitudinal direction) is identical.
  • the nonwoven layers (1) and (2) are raised in mirror image arranged cavities (12) and (13).
  • FIGs 2a, 2b and 2c the top half is the mirror image Cross-section corrugation, i.e. shown along line 9 ----- 9.
  • the curl extends from a welding point (5) as shown in Figure 2a over the apex (3) to the second welding point (5).
  • the turning point of the Undulation (c1) and the second turning point (d1) and thus the "bulkyness" of the Corrugation strongly depends on the drapability or deformability of the Nonwoven fabric (1) (and (2)).
  • Figure 2a is a nonwoven with a higher one Stiffness (less drapability) than shown in Figure 2b.
  • the ratio a / 0.5b of the height a of the corrugation to half the distance b / 2 between two adjacent welding lines (5) and the drapability of the two nonwoven layers (1) and (2) essentially determine the shape of the corrugation.
  • the height a in relation to b / 2 is determined by the ratio of the distance between the welding areas (5) before and after the shrinkage. The higher this ratio (b before) to (b after), the greater the ratio a / 0.5 (b after).
  • the proportion of the area in the composite that is covered by corrugations or hills in relation to the total area after the shrinkage also depends on the area proportion of the areas not bound to (7) before the shrinkage, ie after the consolidation to form a composite, and the size of the Reduced area due to shrinkage.
  • the number of corrugations or hills per m 2 is also determined by the height of the surface shrinkage.
  • the size of the corrugations or the distance b after the shrinkage or the hills are also determined by the size of the areas not bound by the welding areas (5) and the ratio of the areas after and before the shrinkage.
  • the shape of the elevations or bulges in the shrunk composite or their deformations after the shrinkage depends on the shape of the not with the Middle layer (7) connected to the welding or bonding surfaces (5) Areas, the total area shrinkage and the ratio of the shrinkage in Machine direction and across the machine direction. In case of parallel in the machine direction (or generally in a preferred direction) in strongly stretched mono- or multifilaments integrated into the bond occur so-called linear shrink, which we include the shrink in understand only this preferred direction.
  • the fibers or portions of the Fiber mixture of the non-shrinking nonwoven outer layers of the 3-layer composites on the shrinking central layer more or to vote less.
  • the design These 3D nonwoven layers largely depend on the required Properties or the applications that require them.
  • the shrinking middle layer of porous or dense or impermeable structure i.e. whether they are made of fibers, nets, fabrics or impervious films.
  • the separation force between the 3D nonwoven layers and the film only through the quality of the bond between fibers and film at the interface to the film.
  • the foil acts as a separating layer for the top and bottom 3D nonwoven layer.
  • film and fibers at least a portion a fiber mixture
  • this will known to achieve that film and fiber or a Fiber component of bico fibers or fiber components of the fiber mixture consist of chemically similar or identical polymers.
  • shrink-releasing film for example, a biaxial blow molding process stretched PP film (PPO film) is used for good adhesion advantageous if at least high percentages (from at least 20-30 % By weight) of the nonwoven layer deformed to the 3D structure, also made of polyolefin or Polyolefin copolymer homofil fiber exists or when using Bicomponent fibers form the binding, deep-melting component Polyolefin exists.
  • PPO film biaxial blow molding process stretched PP film
  • fibers adhering well to PP film are fibers made of PP, PP copolymer, PE or PE copolymer or bicomponent fibers, their core for example made of polyester and their sheath made of PP, PE or copolymers the same exist.
  • the film or the core of the film before mechanical Protecting destruction or weakening consists in using a so-called stretched film coextruded on both sides or on one side.
  • a 2- to 3-layer film is understood in the context of this description, the core of which is made of a more thermally stable polymer than that Polymer that forms one or two outer layers.
  • top 3D nonwoven layer of the same or chemically similar, i.e. compatible Binding fibers are built up like the fibers forming the scrim / net, whereby the proportion of which can be the same or different in the two nonwoven layers.
  • the stretched mesh may have been coextruded like the film, from above reasons mentioned the use of a coextruded network none contributes significantly to the group liability.
  • Figure 3a shows the surface of a calender roll with indentations in The shape of an equilateral hexagon is shown in supervision.
  • the equilateral hexagon is in principle already by its surface (17) and Edge length (19) precisely defined. In Figure 3a is beyond that the length (20) from the top to the bottom tip, i.e. in the machine direction (27) and the width across the machine direction of the hexagon further definition of the hexagon specified.
  • the two shortest distances (16) and (18) between the equilateral hexagons are identical and give the frame of the hexagons and thus the continuous welding lines or welding pattern with honeycomb structure in the unshrunk, by heat and pressure or by ultrasound welded composite again.
  • Figure 3b is the case of a machine direction only (27) shrunk composite with a linear shrinkage of 50%.
  • shrinkage occurs, for example, when shrinking An extruded mesh is used, which is only in Machine direction has been stretched.
  • Figure 4a shows the same surface of a calender roll as in Figure 3a shown.
  • Figure 6a shows the greatly enlarged top view of a composite in front of the Shrink treatment reproduced.
  • the network is all over Width of goods (34) with lines or bars arranged parallel to one another Thickness (33), the beam surface (32) and the beam spacing (35) by heat and Pressure or bound by ultrasound.
  • This embossed binding is in the frame referred to in the present description as LS (Linear Seal).
  • Figures 7a and 7b also show the greatly enlarged figure Top view of a LS-bonded composite before and after shrinking shown.
  • a shrinkage of 23% is only in MLR (48) he follows. Accordingly, the width of the goods remains unchanged (below the Assumption that there are no distortions) and thus also the length of the bars, i.e. (42) corresponds to (46).
  • the area (40) of the beams before shrinking is reduced by 23% to the area (44) and also the distance (43) of the Bars before shrinking by 23% to the distance (47) after shrinking and accordingly also beam width (41) before shrinking to Beam widths (45) after shrinking.
  • Figure 9 is the perspective view of that shown in Figure 8b Composite reproduced, the cross section of the perspective view along line 57 and the state along line 56 is shown.
  • a card with cross layer (marked K1), one Card over the fiber deposit belt (labeled K2) with deposit of the Stack fibers in the machine direction and another card with Transverse layer (labeled K3) is used.
  • K1 one Card over the fiber deposit belt
  • K3 another card with Transverse layer
  • the one with K1, K2 and K3 laid fiber layers were marked with F1, F2 and F3, respectively characterized.
  • F1 and F2 were identical.
  • F1 and F2 consisted of 40% of a core / sheath fiber from the two components polyethylene terephthalate as the core and a copolyester with a melting range of 91-140 ° C. with a titer of 17 dtex and a cutting length of 64 mm and 60% of a homofil fiber made of polyethylene terephthalate with a titer of 8.8 dtex and a cutting length of 60 mm.
  • F1 and F3 were placed across the machine direction (here marked "cd" for cross machine direction).
  • the pile weight of F1 and F2 was 10 g / m 2 in each case.
  • K2 was placed between K1 and K3 in the machine direction (here marked with "md” for machine direction) and consisted of a 10 g / m 2 pile of 100% polypropylene fibers with a titer of 12 dtex and a cutting length of 60 mm.
  • Example 1 All of the fibers used in Example 1 were fully drawn.
  • the ripple of the Bicomponent fiber and the polyethylene terephthalate fiber was two-dimensional and was based on the stuffer box principle.
  • the Polypropylene fiber of the fiber layer F2 showed a three-dimensional Spiral ripple on.
  • Such fibers are preferably used when a high compression resistance of the fiber layers and comparatively high Volumes are to be generated (so-called high-loft fibers).
  • the melting points of the polyethylene terephthalate fiber or the polyethylene terephthalate fiber core the heterofil fiber was over 90 ° C apart that on heating the composite nonwoven Shrink temperature of the polypropylene fiber only this one Experienced shrinkage.
  • the three-layer composite made up of the three floras F1, F2 and F3 became at 80 ° C through the passage of two steel press rolls that have a temperature of 80 ° C were heated, slightly compressed before the pair of calenders was fed.
  • the pair of calender rolls consisted of a smooth and an engraved one Steel roll.
  • the engraved steel roller pointed parallel to each other Machine direction oriented straight lines or stripes with a width from 1.0 mm.
  • the distance between the parallel strips, measured from the center center was 4.0 mm.
  • the weld area was 25%.
  • the increases in Stripes were conical.
  • the engraving depth was 0.9 mm.
  • the goods solidified in this way by heat and pressure were in one Stenter at a temperature of 160 ° C over a period of 30 Exposed in a drying cabinet for seconds. Through this thermal Treatment shrank the goods by 45.1% in md and 20.2% in cd.
  • Table 1 shows the composite structure and shrinkage ratios of Examples 1 to 5 listed. The thickness was measured at a contact pressure of 780 Pa, the basis weight, the ability to recover according to a defined Pressure load and compression resistance.
  • the play Compression resistance KW, repeatability W and creep resistance KB plays a big role. These relative sizes are calculated in each case from the thicknesses at two different pressure loads.
  • the sample was subjected to a contact pressure of 780 Pa (8 g / cm 2 ) for 30 seconds and the thickness was read after these 30 seconds. Immediately afterwards, the contact pressure was increased to 6240 Pa (64 g / cm 2 ) by changing the weight on the thickness measuring device and after another 30 seconds the thickness was read at the exact same measuring point.
  • KW is calculated from the ratio of the thickness at 6240 Pa and the thickness at 780 Pa and is given in percent.
  • the test specimen was subjected to a pressure of 3500 Pa (36 g / cm 2 ) at a temperature of 60 ° C. for 24 hours and then the thickness was determined after a load of 780 Pa.
  • the value for KB is obtained by dividing the thickness of the test specimen pressed at 60 ° C for 24 hours at 3500 Pa by the thickness of the unpressed test specimen, each measured at 780 Pa, and multiplying by 100 (in percent).
  • Example 2 in particular, based on the very favorable ratio of thickness in mm to weight per unit area in g / m 2, high values were achieved for the repetition capacity and the compression resistance. This is a consequence of the corrugations on both sides and mirror images.
  • the pore distribution and pore size is strongly influenced by the ratio of thickness to basis weight. The coarser the Fibers and the higher the thickness of the fabric forming them, the more the pores become larger and their number is smaller. high Pore volume and large pore factors favoring fluid uptake.
  • Example 1 The variant of the invention set out in Example 1 is outstandingly suitable for this application and is different in fluid management matters superior to known product solutions. To prove this was called Compared to Example 1, a thermally bonded nonwoven with comparable Basis weight and the same fiber mixture F1 and F3 used. The 3 Layers from which the composite was built were S1, S2 and S3 designated. In the case of Example 1, all three layers were made of fibers composed (F1, F2 and F3).
  • Example 1 From the values in Table 1 for Example 1 and Comparative Example, the Superiority of Example 1 according to the invention is clearly recognizable.
  • Example 2 the same fleece laying methods as in Example 1 were used, i.e. the fibers of F1 and S1 were in cd, F2 and S2 in md and F3 or S3 stored in cd again.
  • the hardening conditions in the calender, the engraving roller used and the shrinking conditions were identical with Example 1.
  • the lower amount of shrinkage compared to Example 1 is probably a consequence of the higher pile weights F1 and F3.
  • other fiber pile weights and finer fiber titers were used.
  • a 70 g / m 2 pile consisting of 50% core / sheath bicomponent fiber with polypropylene as the core and high density polyethylene (HDPE) as a sheath with a titer of 3.3 dtex and a cutting length of 40 mm and 50 % Polyethylene terephthalate fiber with a titer of 6.7 tex and a cutting length of 60 mm thermally bonded in a forced air oven at a temperature of 130 ° C.
  • HDPE high density polyethylene
  • Example 3 For the production of the composite described in Example 3, two cards were required, the fiber layer F1 in the machine direction (md) with a pile weight of 25 g / m 2 and a further card, which has a pile weight of 10 across the machine direction (cd) deposit g / m 2 .
  • a PP mesh with a mesh width of 3.2 mm and a cd of 7.7 mm and a weight per unit area of 30.0 g / m 2 was introduced between the two webs exclusively in md.
  • the three layers or layers S1, S2 and S3 were, as in Example 1, fed to the calender nip, consisting of the rollers already mentioned in Example 1, after a warm pre-pressing for the purpose of compaction, the fiber pile layer F1 having the higher weight of 25 g / m 2 of the engraved calender roll was facing.
  • the calendering was carried out at a line pressure of 65 N / mm and a temperature of 150 ° C.
  • the sample was then left in the drying cabinet at 150 ° C. for 30 seconds without delay. There was a shrinkage of 16% exclusively in md. Due to the mesh stretching only in md, the shrinkage in md did not occur. As a result, clearly defined corrugations were formed on both sides of the central layer from PP mesh S2 in cross-section transverse to the machine direction, as shown in Fig. 1.
  • the corrugation height of the fiber layer S3 was somewhat lower due to its contact during calendering with the smooth roller, softer and less repetitive due to its more finely titered fiber structure and the lower basis weight of only 8 g / m 2 .
  • Completely different Properties on both sides of a composite nonwoven are For example, put on a belt that - with or without elastic Properties along the longitudinal direction of the belt - at the same time in its entire length Area or partial area as a hooking part (loop part) for the hooking part a mechanical locking system (Velcro) should serve.
  • Such opposite requirements such as good interlocking properties (due to corrugated coarse fiber layer) on the one hand and textile, softness, Skin tolerance on the other hand, paired with a certain stiffness (as Belts) can be found in perfect harmony with the invention.
  • Example 4 differs from Example 3 only in that the two Fiber pile for layers S1 and S3 not in the machine direction but instead had been placed transversely to the machine direction, with the calendered semi-finished material to a ratio of the maximum tensile forces in md cd set from 0.8: 1.0.
  • a 20 g / m 2 heavy web of 30 wt.% Heterofil fiber with a core made of polyethylene terephthalate and a jacket made of high density polyethylene (HDPE) and 70 wt.% Polypropylene with a titer of 2.8 dtex was placed on a 15 ⁇ m thick polyethylene film and a cutting length of 60 mm and fed to the pair of calender rolls described in the example.
  • the calender temperature was 130 ° C and the pressure 65 kp. It was then shrunk again in the oven at 150 ° C. for 30 seconds, after which a shrinkage of 22% was achieved.

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Abstract

Beschrieben wird ein dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden Erhebungen und Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage und ein damit verbundenes geschrumpftes Flächengebilde. Dabei wurde die Verbindung zwischen der Vliesstofflage und dem geschrumpften Flächengebilde durch Verschweißen erzielt und das Verschweißen erfolgt zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des geschrumpften Flächengebildes in der Form von Linien. Die erfindungsgemäßen Flächengebilde lassen sich insbesondere als Filtermaterialien, in Hygieneartikeln oder als Verhakungsteil von Klettverschlüssen einsetzen. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Vliesstoffe mit einem regelmäßigen Oberflächenmuster sowie deren Herstellung und Verwendung.
Aus der EP-A-814,189 ist ein Vliesstoff bekannt, der aus mindestens einem unidirektional verstreckten Spunbond und einem damit mechanisch verbundenen Kurzfaservlies besteht. Der Verbund zeichnet sich durch hohes Volumen und gute_Griffigkeit aus.
Dreidimensional strukturierte Faserflächengebilde sind an sich bekannt. In der DE-A-199 00 424 werden dreidimensional strukturierte Kombinationen aus miteinander in Form eines regelmäßigen Musters thermisch verschweißten Endlos- und Stapelfaserschichten beschrieben. Die Entwicklung der dreidimensionalen Struktur erfolgt durch Verwendung von Faserschichten mit unterschiedlicher Schrumpf-fähigkeit. Durch Auslösen des Schrumpfes wird der Stapelfaserschicht eine dreidimensionale Struktur aufgeprägt. Es hat sich dabei allerdings gezeigt, dass die dabei entstehende dreidimensionale Struktur unregelmäßig ist, da die Abfolge von Erhöhungen und Vertiefungen, nach einem eher zufälligen Muster verläuft.
Beispiele für solche Verbunde sind Faserflächengebilde aus mindestens ein oder zwei Vliesstoffen und extrudierten, biaxial gereckten Netzen, wie beispielsweise aus Polypropylen (nachstehend "PP" genannt). Diese entwickeln nach der Laminierung durch Schrumpfung aufgeworfene Strukturen in der dritten Dimension. Diese Aufwerfungen sind unter anderem aufgrund der Schrumpfung in beiden Richtungen, d.h. in Längs- und Querausrichtung der Monofilamente des gereckten PP-Netzes, relativ ungleichmäßig und optisch nicht besonders ansprechend. Der Zusammenhalt der beiden Vliesstofflagen erfolgt üblicherweise durch das Netz hindurch durch punkt- oder musterartige Verschweißung in einem Kalander mit Druck und Temperatur.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, dreidimensional strukturierte Faserflächengebilde bereitzustellen, die sich durch ein regelmäßiges dreidimensionales Muster auszeichnen. Bei der vorliegenden Erfindung geht es also darum, Methoden zu entwickeln, mit denen eine gleichmäßige Struktur erzeugt werden kann, d.h. durch bestimmte erfindungsgemäße Maßnahmen die Struktur der dreidimensionalen Aufwerfungen bzw. Vertiefungen vorzubestimmen und die Zufälligkeiten und die damit verbundene Unregelmäßigkeiten der Struktur zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensional strukturiertes Faserflächen-gebilde mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden Erhebungen und Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage und ein damit verbundenes geschrumpftes Flächengebilde, wobei die Verbindung zwischen der Vliesstofflage und dem geschrumpften Flächengebilde durch Verschweißen erfolgt ist und wobei das Verschweißen zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des geschrumpften Flächengebildes in der Form von regelmäßig angeordneten Linien, vorzugsweise in der Form von regelmäßig angeordneten und ununterbrochenen Linien, erfolgt ist.
Der erfindungsgemäße Verbund weist mindestens eine Lage Vliesstoff und mindestens eine Lage eines weiteren Flächengebildes auf, das derart ausgestaltet ist, daß es unter Einwirkung von feuchter und/oder trockener Hitze zum Schrumpfen bzw. zur Verkleinerung seiner Fläche neigt.
Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden nicht oder unter Herstellungsbedingungen nur gering schrumpfenden Vliesstoffe können aus beliebigen Fasertypen der verschiedensten Titerbereiche bestehen, beispielsweise der Titer von 0,5 bis 5 dtex. Neben Homofilfasern können auch Heterofilfasern oder Gemische verschiedenster Fasertypen eingesetzt werden. Neben Spinnvliesstoffen werden vorzugsweise Stapelfaservliesstoffe, ganz besonders bevorzugt ungebundene Stapelfaservliesstoffe eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße dreidimensional strukturierte Faserflächengebilde drei Schichten, wobei die beiden das geschrumpfte Flächengebilde dreidimensional abdeckenden Vliesstoffe Stapelfaser-Vliesstoffe sind, und wobei die abdeckenden Vliesstoffe gleiche oder unterschiedliche Faserorientierungen und/oder gleichen als auch unterschiedlichen Faseraufbau aufweisen können.
Typischerweise weisen die zum Einsatz kommenden Vliesstoffe bzw. deren ungebundene Vorstufen (Flore) Flächengewichte von 6 bis 70 g/m2 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße dreidimensional strukturierte Faserflächengebilde drei Schichten, und weist Flächengewichte von 15 bis 150 g/m2 auf.
Besonders bevorzugt kommen Vliesstoffe mit geringen Flächengewichten von 6 bis 40 g/m2 zum Einsatz. Aus diesen Vliesstoffen lassen sich besonders leichtgewichtige und gleichzeitig hochsaugfähige Verbunde herstellen.
Das Verschweißen zwischen dem Faserflor und/oder dem Vliesstoff und dem geschrumpften bzw. schrumpffähigen Flächengebilde des erfindungsgemäßen Verbundes erfolgt vorzugsweise durch Hitze und Druck im Kalanderspalt und/oder durch Ultraschall.
Die Schrumpfung kann dabei nur in einer Vorzugsrichtung erfolgen, aber auch in beiden oder mehr als zwei Richtungen. Die Schrumpfbeträge bei mehreren Richtungen, wie in beiden Richtungen, d.h. in Maschinenlaufrichtung und im neunzig Gradwinkel zur Maschinenlaufrichtung, können gleich oder völlig unterschiedlich sein.
Zur Festlegung des Bindungsmusters zur Fixierung des unter Prozeßbedingungen nicht- oder nur gering-schrumpffähigen Vliesstoffes auf das schrumpffähige Flächengebilde sollte sich deren Verhältnis in Längs- zur Querrichtung annähernd, vorzugsweise im gleichen Verhältnis wiederfinden. Wenn beispielsweise das schrumpffähige Flächengebilde ausschließlich in Längsrichtung schrumpft und also überhaupt keinen Querschrumpf aufweist, so ist das Linienmuster der Verschweißung von Vliesstoff und schrumpffähigem Flächengebilde senkrecht zur Längsrichtung zu wählen. So ist beispielsweise als Gravur-Kalanderwalze eine solche zu wählen, die Erhöhungen aufweist, die zu 100 % in Querrichtung ausgerichtet sind, d.h. sie muß zur Verschweißung durchgehende Linien aufweisen.
Es hat sich herausgestellt, daß der Abstand dieser Linien und der lineare Schrumpfbetrag für die Ausgestaltung der Erhöhungen und Vertiefungen verant-wortlich ist; d.h. die Form der aus der Ebene herausragenden Teile des Faserflächengebildes wird durch den Verlauf der Linien des Verschweißungsmusters exakt festgelegt.
Das schrumpfende bzw. geschrumpfte Flächengebilde kann von beliebiger Natur_sein. Dabei kann es sich um ein schrumpffähiges Faserflächengebilde handeln, beispielsweise um ein Gewebe, Gewirke, Netze, Gelege, parallel verlaufende Monfilamente oder Stapelfaser- oder Multifilamentgarne oder um einen Vliesstoff oder es kann sich um eine schrumpffähige Folie handeln. Das schrumpffähige Faserflächengebilde kann aus verstreckten, linear ausgerichteten und parallel zueinander orientierten Fäden oder Garnen bestehen. Die verstreckten bzw. gereckten Fäden oder Monofilamente können durch andere in einem Winkel zu den ersteren ausgerichteten verstreckten oder nicht verstreckten oder weniger verstreckten Fäden/Monofilamente bzw. Garnen bestehen. Die sich überkreuzenden Fasern, Fäden oder Monofilamente können durch Eigenbindung, beispielsweise durch mechanische Bindung oder durch Verschweißen an den Kreuzungspunkten, an die anderen gebunden sein. Die Bindung kann aber auch durch Bindemittel, wie wäßrige Dispersionen erfolgt sein.
Das erfindungsgemäß aufgebaute und zu einem Laminat verbundene dreidimensional strukturierte Faserflächengebilde kann aus einem geschrumpften Flächengebilde und zumindest einem nicht oder unter Prozeßbedingungen weniger geschrumpften Vliesstoff bestehen. Das geschrumpfte Flächengebilde kann aber auch auf beiden Seiten mit einem Vliesstoff abgedeckt sein, entweder symmetrisch oder asymmetrisch, d.h. die Gewichte beiden Vliesstofflagen können unterschiedlich oder gleich sein. Beide Vliesstofflagen können, sofern sie überhaupt zum Schrumpfen neigen, gleiche Schrumpfbeträge aufweisen oder unterschiedliche. Mindestens eine der beiden Vliesstofflagen muß aber weniger geschrumpft sein als das in der Mitte positionierte geschrumpfte Flächengebilde.
Das schrumpffähige bzw. geschrumpfte Flächengebilde des Laminates kann aus einer uniaxial- oder biaxial gereckten Folie bestehen. Die Folie kann nach den bekannten Herstellverfahren erzeugt worden sein, beispielsweise nach dem Blasverfahren, d.h. in Schlauchform gereckt worden sein. Sie kann aber auch durch Extrusion durch eine Breitschlitzdüse geformt und durch mechanisches Recken in Maschinenlaufrichtung gelängt worden sein oder quer zur Maschinenlaufrichtung durch einen Spannrahmen oder durch Passieren eines ineinandergreifenden Walzenpaares mit Rillierung in Maschinenlaufrichtung gereckt worden sein.
Das übliche Reckverhältnis der Folie liegt bei bis zu 5 : 1 in einer oder beiden Reckrichtungen. Unter Reckverhältnis wird das Längenverhältnis der Folie nach zu vor der Reckung verstanden.
Das Extrudat der Folie kann mit an sich bekannten Füllstoffen oder Strukturbildnern versehen sein, beispielsweise mit anorganischen Partikeln, wie z.B. Kreide, Talk oder Kaolin. Dadurch kann durch die Reckung in an sich bekannter Weise eine mikroporöse Struktur erzeugt werden mit dem Vorteil einer verbesserten Atmungsaktivität.
Die Folie kann aber auch vor der Reckung mit an sich bekannten Methoden perforiert worden sein, so daß sich die Perforationen nach dem Recken zu größeren Perforationen ausweiten.
Die Folie kann aber auch vor dem Recken geschlitzt worden sein, so daß insbesondere durch Reckung im 90° Winkel zu der Längenausdehnung der Schlitze dieselbe zu Perforationen ausgeweitet werden.
Die Folie kann vor der Reckung musterartig geschwächt worden sein, so daß die geschwächten Stellen beim Recken zu Perforationen aufgeweitet werden. Die musterartige Schwächung der Folie kann durch eine Kalanderwalzenpassage, d.h. durch Hitze und Druck bzw. durch Ultraschall-Behandlung erfolgen.
Die Folie kann unabhängig, ob perforiert, musterartig geschwächt oder geschlitzt, aus einer einzigen Schicht bestehen oder durch Coextrusion aus mehreren Schichten, d.h. mindestens zwei aufgebaut sein. Einer der beiden oder die beiden äußeren Schichten der coextrudierten Folie können aus niedriger schmelzenden Thermoplasten als die andere bzw. die Mittelschicht bestehen. Die Fasern der die Schrumpffolie umgebenden Vliesstofflagen können ausschließlich an der bzw. den niedriger schmelzenden Schicht(en) der coextrudierten Folie und nicht an der Mittelschicht angebunden sein.
Das schrumpffähige bzw. geschrumpfte Flächengebilde des Laminates kann aus einem losen Faserflor aus 100 % schrumpfenden, d.h. stark verstreckten Fasern bestehen, der nach bekannten Vlieslegetechniken gebildet worden ist. Die Fasern können isotrop oder in einer Vorzugsrichtung, d.h. anisotrop abgelegt worden sein. Der Faserflor kann vor der Laminierung mit mindest einer nicht schrumpfenden Faservliesstoffschicht mit bekannten Methoden vorverfestigt sein, wobei deren Verfestigungsbedingungen so gesteuert werden, daß das Schrumpfvermögen nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird. Der aus schrumpfenden Fasern bestehende Flor kann aus gleichen oder unterschiedlichen Titern derselben Faser bestehen. Der Titer dieser Fasern liegt üblicherweise im Bereich von ca. 0,5 dtex bis ca. 50 dtex, vorzugsweise jedoch im Bereich zwischen 0,8 und 20 dtex. Die den schrumpffähigen bzw. geschrumpften Vliesstoff oder Flor aufbauenden Fasern können aus unterschiedlichsten Fasern aufgebaut sein, beispielsweise aus Homofilfasern, aber auch aus 100 % Bikomponenten-Fasern oder einem Verschnitt aus Bikomponenten-Fasern und Homofilfasern, mit der Einschränkung, daß das höher schmelzende Polymer der Bikomponenten-Faser identisch mit demjenigen der Homofilfaser ist, wie beispielsweise der Faserverschnitt PP-Homofil- mit PP/PE- Side-by-Side oder Kern-/Mantel-Bikomponentenfaser (PE = Polyethylen). Im letzteren Fall besteht die Mantelkomponente aus PE und dieses fungiert als Bindesubstanz für die Fixierung von ein bzw. zwei nichtschrumpfenden faserigen Flächengebilden auf einer bzw beiden Seiten der Schrumpffaserschicht.
Die schrumpfende bzw. geschrumpfte Flor- oder Vliesstoffschicht kann mit bekannten Methoden perforiert worden sein oder eine netzartige Struktur aufweisen.
Solche Methoden der Perforation oder Strukturbildung werden bevorzugt, die auf dem Prinzip eines musterartiges Zurseiteschiebens der Fasern beruhen. Solche nicht materialzerstörenden Verfahren sind in EP-A-919,212 und EP-A-789,793 beschrieben.
Es können auch die oben bei der Folie beschriebenen Perforationsverfahren angewendet werden.
Als schrumpfende bzw. geschrumpfte Schicht einer Kompositstruktur können auch uni- oder biaxial gereckte, extrudierte Plastiknetze verwendet werden. Der Verstreckungsgrad in beiden Richtungen kann gleich oder unterschiedlich sein.
Vorzugsweise ist jedoch zumindest eine Vorzugsrichtung stark verstreckt. Unter starkem Verstreckungs- oder Reckgrad wird ein Verstreckungsverhältnis von mindestens 3 : 1 verstanden.
Die Stärke der Fäden liegt üblicherweise bei 150 bis 2000 µm. Unter extrudierten Plastik-Netzen werden Flächengebilde mit Gitterstruktur verstanden, die dadurch gebildet wird, daß sich erste parallel angeordnete Monofilamentscharen mit zweiten ebenfalls parallel angeordneten Monofilamentscharen in einem bestimmten gleichbleibenden Winkel kreuzen und an den Kreuzungspunkten miteinander eigenverschweißt sind. Bei Plastiknetzen bestehen die beiden Monofilamentscharen im Normalfall aus demselben Polymer. Die Dicke und der Verstreckungsgrad der zwei Filamentscharen kann aber unterschiedlich sein.
Als schrumpffähige bzw. geschrumpfte Flächengebilde können auch Gelege eingesetzt werden, die sich von Plastiknetzen oder- Gittern dadurch unterscheiden, daß die sich kreuzenden Filamentscharen an ihren Kreuzungspunkten nicht durch Eigenbindung miteinander vebunden sind sondern durch eine Bindemittelapplikation, wie beispielsweise wäßrige Polymerdispersionen. In diesem Fall können die beiden parallel orientierten Monofilamentscharen aus unterschiedlichem Polymer bestehen. Gelege sind in der Regel nur dann für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung geeignet, wenn zumindest eine der beiden Filamentscharen in gereckter Form vorliegt. Bei Gelegen können sowohl gereckte Monofilamentfäden als auch Homofilamente zum Einsatz kommen. Der Winkel der sich kreuzenden Filamentscharen kann prinzipiell beliebig sein. Der Winkel von 90° wird aus praktischen Gründen jedoch bevorzugt. Die Filamentscharen des Geleges oder Plastiknetzes sind vorzugsweise parallel, in Maschinenlaufrichtung und die zweiten Filamentscharen quer d.h. im 90° Winkel zu Maschinenlaufrichtung ausgerichtet. Der Abstand zwischen den ersten parallel in Maschinenlaufrichtung ausgerichteten Filamenten liegt üblicherweise im Bereich zwischen ca. 0,5 und ca. 20 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 10 mm und die der zweiten parallel ausgerichteten Filamentscharen zwischen 3 und 200 mm. Die ersten Filamentscharen tragen üblicherweise zu über 50 bis zu 100%, vorzugsweise zu 70 bis 100 % und ganz besonders bevorzugt 100 % des gesamten Flächenschrumpfes bei. Im letzteren Fall entstehen exakt ausgebildete Wellungen bzw. Korrugationen.
Die zweiten Filamentscharen tragen üblicherweise zu 0 bis 50 %, vorzugsweise 0 - 30% und ganz besonders bevorzugt zu 0% zum Gesamtflächenschrumpf bei.
Neben den bereits beschriebenen schrumpfenden bzw. geschrumpften Flächen-gebilden können auch Gewebe und Gewirke eingesetzt werden, mit der Maßgabe, daß zumindest eine der beiden Vorzugsrichtungen. d.h. beim Gewebe die Kette oder der Schuß aus schrumpfenden bzw. geschrumpften Fasern besteht.
Der zur Schrumpfung eingesetzte Vliesstoff kann vor seiner Laminierung zu einem Komposit einem Längungsprozeß unterworfen worden sein. Vorzugsweise wird der Vliesstoff durch mechanische Kräfte in Maschinenlaufrichtung gelängt und - sofern er aus vollverstreckten Fasern besteht - dementsprechend in Querrichtung gekürzt, d.h. er erleidet einen Breitenverlust.
Solche sog. Neck-in-Stretch-Prozesse führen zu einer deutlichen Umorientierung der Faser in dem Vliesstoff in Richtung der ausgeführten Reckung. Eine solche Umorientierung kann dadurch leichter beigeführt werden, daß während des Reckprozesses Bindungen innerhalb des Vliesstoffes durch Temperaturerhöhung gelöst oder stark gelockert werden und die Umorientierung der Fasern durch Abkühlung auf Raumtemperatur konserviert wird. Solche Umorientierungen der Fasern werden dann bevorzugt, wenn zuvor ein isotroper Vliesstoff oder ein solcher mit einer nur geringen Vorzugsausrichtung der Fasern vorliegt bzw. wenn die Schrumpfung bevorzugt nur in einer Richtung und eine klare Wellung im Vliesstoff erwünscht ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des weiter oben definierten dreidimensional strukturierten Faserflächengebildes umfassend die Maßnahmen:
  • a) Kombination von mindestens einem Faserflor und/oder einem Vliesstoff mit einem schrumpffähigen Flächengebilde,
  • b) Verschweißen zwischen dem Faserflor und/oder dem Vliesstoff und dem schrumpffähigen Flächengebilde in Form eines Linienmusters, vorzugsweise durch Hitze und Kalanderdruck und/oder durch Ultraschall, wobei das Linienmuster zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des schrumpffähigen Flächengebildes verläuft,
  • c) Erhitzen des erhaltenen Verbundes auf eine solche Temperatur, dass der Schrumpf des schrumpffähigen Flächengebildes ausgelöst wird und sich regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretende Erhebungen und Vertiefungen ausbilden.
    • Das thermische Verschweißen von Faserflor und/oder von Vliesstoff und schrumpffähigem Flächengebilde kann auf beliebige Arten erfolgen, beispielsweise durch Kalandrieren mit einem Prägekalander, dessen eine Walze ein regelmäßiges Linienmuster aufweist, oder durch Verschweißen mit Ultraschall oder mit Infrarotstrahlung, die jeweils in einem vorbestimmten Muster auf den Vliesstoff einwirken.
    Der erfindungsgemäße Verbund zeichnet sich in Bezug auf sein niedriges Flächengewicht durch eine hohe Dicke aus. Die alternierend auftretenden Erhebungen und Vertiefungen schaffen Raum für die Aufnahme von niedrig viskosen bis hochviskosen Flüssigkeiten, flüssigen Mehrphasensystemen, wie Auf-schwemmungen, Dispersionen und Emulsionen oder sonstigen, auch Festkörper enthaltenden dispersen Systemen, sowie festen Partikeln und Stäuben aus der Luft oder Gasen. Diese Fluids oder festen Partikel können entweder die Räume zwischen den alternierend auftretenden Erhebungen und Vertiefungen vollständig oder partiell ausfüllen oder aber nur die Oberfläche des erfindungsgemäßen Verbundes mit einer Schicht bedecken.
    Der erfindungsgemäße Verbund lässt sich insbesondere auf den Gebieten der Filter für die Flüssig-, Staub- und/oder Partikelfiltration, als hochvolumige Aufnahme- und Verteilerschicht in Hygieneartikeln, insbesondere in Windeln oder der Damenhygiene, sowie als Verhakungsteil für Klettverschlüsse einsetzen. Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
    Die nachfolgenden Abbildungen erläutern die Erfindung näher.
  • Abbildung 1 beschreibt eine Form der Korrugationen (Hügel/Wellungen)
  • Abbildungen 2a, 2b und 2c stellen Details aus der Abbildung 1 dar.
  • Abbildungen 3 und 4 beschreiben die Oberfläche einer Kalanderwalze.
  • Abbildungen 5a und 5b stellen den Fall eines Schrumpfes von jeweils 50% in Maschinenlaufrichtung und quer zur Maschinenlaufrichtung dar.
  • Abbildungen 6a und 6b zeigen einen erfindungsgemäßen Verbund mit linearem Schrumpf quer zur Maschinenlaufrichtung
  • Abbildungen 7a und 7b zeigen einen erfindungsgemäßen Verbund mit linearem Schrumpf in Maschinenlaufrichtung
  • Abbildungen 8a und 8b beschreiben einen erfindungsgemäßen Verbund mit linearem Schrumpf quer zur und in Maschinenlaufrichtung
  • Abbildungen 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des in Abbildung 8b dargestellten Verbundes
    • Eine der zahlreichen Varianten des erfindungsgemäßen Faserflächengebildes wird in Abb. 1 schematisch dargestellt. In diesem Fall besteht der Verbund aus insgesamt drei Vliesstofflagen.
    (1) und (2) sind jeweils ungeschrumpfte Vliesstoffschichten, die mithilfe von Druck und Temperatur oder durch Ultraschallverschweißung in Form von ununterbrochener Linien auf den in der Mitte des Verbundes positionierten Faserflor eines dritten Vliesstoffes (7) vor der Schrumpfbehandlung aufgeschweißt worden sind. Die drei Vliesstoffschichten sind an den stegartigen bzw. linienförmigen, parallel zueinander ausgerichteten Verschweißstellen (5) innig miteinander verbunden. In dem in Abbildung 1 beschriebenen Verbund sind sowohl die Fasermischungen als auch Flächengewichte der beiden Vliesstoffschichten (1) und (2) identisch, so daß nach dem Schrumpf der Vliesstoffschicht (7) eine in Querschnitt genau spiegelbildliche Doppelwelle entsteht mit gleicher Wellenhöhe (10) und (11). Unter Wellenhöhe wird der maximale Abstand der Welle von dem Zentrum des Verbundes verstanden. Im Bereich der Scheitel (3) und (4) der spiegelbildlichen Wellungen sind die Fasern der Vliesstofflagen (1) und (2) am schwächsten verdichtet. Die Verdichtung nimmt vom Scheitel (3) bzw. (4) zur Stelle der Verschweißung (5) immer stärker zu und erreicht dort sein absolutes Maximum. Die geschrumpfte Vliesstofflage (7) ist in der Mitte (7a) zwischen den stegartigen Verschweißungen (5) am schwächsten und innerhalb der Verschweißungen (5) am stärksten gebunden.
    Selbstverständlich können die Vliesstoffschichten (1) und (2) auch unterschiedlich aufgebaut sein und unterschiedliche Flächengewichte aufweisen. Die Schrumpfung im Falle der Abbildung 1 erfolgte ausschließlich in Richtung entlang der Linie 9 --- 9, wobei diese Richtung mit der Maschinenlaufrichtung (Längsrichtung) identisch ist. Durch die wellenförmigen Aufwerfungen der Vliesstofflagen (1) und (2) entstehen spiegelbildlich angeordnete Hohlräume (12) und (13).
    In den Abbildungen 2a, 2b und 2c ist die obere Hälfte der spiegelbildlichen Wellung im Querschnitt, d.h. entlang der Linie 9 ----- 9 dargestellt. Die Wellung erstreckt sich, wie in Abbildung 2a dargestellt, von einer Verschweißstelle (5) über den Scheitel (3) zu der zweiten Verschweißstelle (5). Der Wendepunkt der Wellung (c1) und der zweite Wendepunkt (d1) und damit die "Bauchigkeit" der Wellung hängen stark ab von der Drapierfähigkeit bzw. Verformbarkeit des Vliesstoffes (1) (und (2)). In Abbildung 2a ist ein Vliesstoff mit höherer Steifigkeit (geringerer Drapierfähigkeit) als in Abbildung 2b dargestellt. Bei sehr leichten Vliesstoffgewichten mit sehr schwacher Bindung innerhalb der Vliesstoffschicht bzw. nur punktueller Bindung kann der Fall eintreten, daß sich der Gipfel (14) der Wellung wegen zu geringer Steifigkeit in sich zusammenfällt, wie dies in Abbildung 2c dargestellt ist. Es bilden sich dadurch zwei neue Gipfel (13) aus, die im Idealfall symmetrisch zur Mittelachse g angeordnet und von gleicher Gestalt sind.
    Das Verhältnis a/0,5b der Höhe a der Wellung zum halben Abstand b/2 zwischen zwei benachbarten Verschweißlinien (5) und die Drapierfähigkeit der beiden Vliesstofflagen (1) und (2) bestimmen im wesentlichen die Gestalt der Wellung. Die Höhe a im Verhältnis zu b/2 ist bestimmt durch das Verhältnis den Abstand der Verschweißungsbereiche (5) vor und nach der Schrumpfung. Je höher dieses Verhältnis (b vor) zu (b nach) ist desto größer wird das Verhältnis a/0,5(b nach). Der Flächenanteil im Verbund, der durch Wellungen bzw. Hügel abgedeckt ist, im Verhältnis zur Gesamtfläche nach dem Schrumpf hängt ebenso von dem Flächenanteil der nicht an (7) gebunden Flächen vor dem Schrumpf, d.h. nach der Verfestigung zu einem Verbund, und dem Maße der Flächenverminderung durch Schrumpf ab. Die Anzahl der Wellungen bzw. Hügel pro m2 wird ebenso von der Höhe des Flächenschrumpfes bestimmt. Die Größe der Wellungen bzw. der Abstand b nach dem Schrumpf bzw. der Hügel sind ebenfalls bestimmt durch die Größe der nicht durch der Verschweißungsbereiche (5) gebunden Flächen und dem Verhältnis der Flächen nach und vor dem Schrumpf.
    Die Form der Erhebungen bzw. Aufwölbungen im geschrumpften Verbund bzw. deren Verformungen nach dem Schrumpf hängt von der Form der nicht mit der Mittelschicht (7) an den Schweiß- bzw. Bindungsflächen (5) verbunden Flächen, dem Gesamtflächenschrumpf und dem Verhältnis des Schrumpfes in Maschinenlaufrichtung und quer zur Maschinenlaufrichtung ab. Im Falle von parallel in Maschinenlaufrichtung ( bzw. allgemein in einer Vorzugsrichtung) in den Verbund eingebundene stark verstreckte Mono- oder Multifilamente tritt ein sogenannter linearer Schrumpf ein, worunter wir den Schrumpf in ausschließlich dieser Vorzugsrichtung verstehen.
    In den diversen Ausgestaltungen der Erfindung sind die Fasern oder Anteile der Fasermischung der nicht schrumpfenden Vliesstoffaußenlagen des 3-schichtigen Komposites auf die schrumpfenden Zentrallage mehr oder weniger abzustimmen. Die Weichheit bzw. Starrheit dieser 3D(=dreidimensional)-strukturierten Außenlagen kann durch Wahl der verwendeten Fasern in weiten Grenzen verändert werden. Die Ausgestaltung dieser 3D-Vliesstoffschichten hängt weitgehend von den geforderten Eigenschaften bzw. der sie fordernden Anwendungen ab.
    Für die Ausgestaltung der beiden zu 3D-Strukturen verformten Außenschichten des Verbundes und deren Strukturintegrität ist es von wesentlicher Bedeutung, ob die schrumpfauslösende Mittelschicht von poröser oder dichter bzw. undurchlässiger Struktur ist, d.h. ob sie aus Fasern, Netzen, Gelegen oder undurchlässigen Folien besteht.
    Bei dem Einsatz von Folien wird die Trennkraft zwischen den 3D-Vliesstoffschichten und der Folie ausschließlich durch die Güte der Bindung zwischen Fasern und Folie an der Grenzfläche zur Folie festgelegt. Die Folie wirkt als Trennschicht für die obere und unter 3D-Vliesstofflage. Zur Erreichung ausreichender Trennkräfte / Verbundkräfte zwischen Folie und 3D-Vliesstofflage ist es vorteilhaft, wenn Folie und Fasern (zumindest ein Anteil einer Fasermischung) miteinander haftungsverträglich sind. Dies wird bekanntermaßen dadurch erreicht, daß Folie und Faser bzw. ein Faserbestandteil von Biko-Fasern bzw. Faseranteile der Fasermischung aus chemisch ähnlich oder gleich aufgebauten Polymeren bestehen. Wird als schrumpfauslösende Folie beispielsweise eine durch das Blasverfahren biaxial gereckte PP-Folie (PPO-Folie) verwendet, so ist im Sinne einer guten Haftung vorteilhaft, wenn zumindest hohe prozentuale Anteile (von mindestens 20-30 Gew.%) der zur 3D-Struktur verformten Vliesstofflage ebenfalls aus Polyolefinoder Polyolefincopolymer-Homofilfaser besteht bzw. bei Verwendung von Bikomponent-fasern die bindenden, tieferschmelzende Komponente aus Polyolefin besteht.
    Beispiele für solche auf PP-Film gut haftende Fasern sind Fasern aus PP, PP-Copolymer, PE oder PE-Copolymer bzw. Bikomponentenfasern, deren Kern beispielsweise aus Polyester und deren Mantel aus PP, PE oder Copolymeren derselben bestehen. Das als Klebekomponente fungierende Faserpolymer kann ebenfalls mit einem Tackyfier = Klebrigkeitsmacher oder Weichmacher versetzt worden sein. Für eine zerstörungsfreie oder nicht schädigende Wirkung während der Verschweißung mit Ultraschall bzw. Hitze und Druck des oder der Faserflore auf die Folie sollte der Schmelz- oder thermoplastische Erweichungspunkt der niedriger schmelzenden Faserkomponten nicht höher als derjenige der gereckten Folie sein oder vorzugsweise mindestens 5 bis 10°C unter dem der Folie sein.
    Eine weitere Möglichkeit die Folie bzw. den Kern der Folie vor mechanischer Zerstörung oder Schwächung zu schützen besteht in dem Einsatz einer sogenannten beidseitig oder einseitig coextrudierten, gereckte Folie. Darunter wird im Rahmen dieser Beschreibung eine 2- bis 3-lagige Folie verstanden, deren Kern aus einem thermisch beständigeren Polymer besteht als dem Polymer, das die eine oder die beiden Außenlagen bildet. Als Beispiele hierfür seien eine 3-schichtige, gereckte Folie mit PPO als Kern und zwei (im Gewicht meist leichteren) Außenschichten aus Polyethylen, Polyolefincopolymeren oder EVA (Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat) genannt.
    Werden erfindungsgemäß gereckte Netze oder Gelege als schrumpfauslösende Schicht eingesetzt, so spielt die Abstimmung der Polmerzusammensetzung der Faser des zur 3D-Struktur verformten Vliesstoffes zu der schrumpfenden Mittelschicht zum Zwecke der Vliesstoff/Netzhaftung eine weitaus geringere bis überhaupt keine Rolle. Die Flächenbedeckung durch die orientierten Monofilamente in Längs- und Querrichtung in einem Gelege/Netz ist vernachlässigbar klein im Verhältnis zur Gesamtfläche. Die Bindung der beiden Vliesstofflagen ober- und unterhalb des Geleges/Netzes erfolgt im wesentlichen durch die offenen, nicht filamentbedeckten Flächen hindurch. Die Haftung der Fasern auf den Monofilamenten des Netzes/Geleges sind beinahe unbedeutend. Für eine ausreichende Verbundhaftung ist es vorteilhaft, wenn die obere 3D-Vliesstofflage aus gleich oder chemisch ähnlichen, d.h. kompatiblen Bindefasern aufgebaut sind, wie die das Gelege/Netz bildenden Fasern, wobei deren Anteil in beiden Vliesstofflagen gleich oder unterschiedlich sein kann.
    Das gereckte Netz kann wie die Folie coextrudiert worden sein, wobei aus oben genannten Gründen die Verwendung eines coextrudierten Netzes keinen deutlichen Beitrag zur Verbundhaftung beiträgt.
    Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Herstellung des 2- bzw. 3-lagigen Verbundes und deren Schrumpfung zu 3D-strukturierten Verbunden in getrennten Schritten vorzunehmen. Es ist außerdem vorteilhaft, die zur Verbundhaftung zur Strukturintegritätsverbesserung führenden Bindefasern so auszuwählen, daß deren Erweichungs- bzw. Hotmeltklebe-Bereich ca. mindestens 10°C, vorzugsweise mind. 15°C unterhalb desjenigen der schrumpfauslösenden Schicht liegt. Die erfindungsgemäße Erzeugung von 3D-Strukturen durch Schrumpf erwies sich als vorteilhaft für die Prozeßsteuerung, die Gleichmäßigkeit des Flächenschrumpfes und die Ausbildung der Güte der 3D-Struktur durch zwei getrennte Schritte. Eine Zusammenlegung der beiden Verfahrensschritte im Falle einer Laminierung durch Hitze und Druck ist zwar prinzipiell im Kalanderspalt bzw. durch Umschlingung einer beheizten Kalanderwalze zum Zwecke der Erhöhung der Verweildauer der Ware möglich, aber weniger empfohlen, weil dieses mit einer drastischen Herabsetzung der Produktionsgeschwindigkeit verbunden ist.
    In Abbildung 3a ist die Oberfläche einer Kalanderwalze mit Vertiefungen in Form eines gleichseitigen Hexagons in Aufsicht wiedergegeben. Das gleichseitige Hexagon ist prinzipiell bereits durch deren Fläche (17) und Kantenlänge (19) genau definiert. In der Abbildung 3a ist darüber hinaus noch die Länge (20) von der oberen zur unteren Spitze, d.h. in Maschinenlaufrichtung (27) und die Breite quer zur Maschinenlaufrichtung des Hexagons zur weiteren Definition des Hexagons angegeben. Die beiden kürzesten Abstände (16) und (18) zwischen den gleichseitigen Hexagons sind identisch und geben den Rahmen der Hexagons und damit die ununterbrochen Verschweißlinien bzw. Verschweißmuster mit Honigwabenstruktur in dem ungeschrumpften, durch Hitze und Druck bzw. durch Ultrasschall verschweißten Verbund wieder.
    In Abbildung 3b ist der Fall eines ausschließlich in Maschinenlaufrichtung (27) geschrumpften Verbunds mit einem Linearschrumpf von 50% wiedergegeben. Ein solcher Schrumpf tritt beispielsweise auf, wenn als schrumpfenden Flächengebilde ein extrudiertes Netz eingesetzt wird, das nur in Maschinenlaufrichtung gereckt worden ist.
    Durch diesen 50%igen Schrumpf in nur einer Vorzugsrichtung (beispielsweise Maschinenlaufrichtung) verkürzt sich in dem Verbund der Abstand (20) um die Hälfte auf den Abstand (26) und die Kantenlänge (19) ebenfalls um die Hälfte auf die Kantenlänge (25), während der Abstand (21) vor und nach dem Schrumpf unverändert bleibt. Die Fläche (17) des gleichseitigen Hexagons verkleinert sich auf die Fläche (23) und aus dem gleichseitigen Hexagon vor dem Schrumpf resultiert ein in Maschinenlaufrichtung um 50% gestauchtes ungleichseitiges Hexagon. Daraus ergeben sich aus den gleichen Abständen (16) und (18) nunmehr nach dem Schrumpf die ungleichen Abstände (22) und (24), wobei (24) > (22) ist.
    In Abbildung 4a ist die gleiche Oberfläche einer Kalanderwalze wie in Abbildung 3a dargestellt.
    In Abbildung 4b ist der Fall eines ausschließlich quer zur Maschinenlaufrichtung (27) geschrumpften Verbunds mit einem Linearschrumpf von 50% wiedergegeben. Ein solcher Schrumpf tritt beispielsweise auf, wenn als schrumpfenden Flächengebilde ein extrudiertes Netz eingesetzt wird, das nur senkrecht zur Maschinenlaufrichtung gereckt worden ist.
    Durch diesen 50%igen Schrumpf in nur einer Vorzugsrichtung verkürzt sich in dem Verbund der Abstand (21) um die Hälfte auf den Abstand (28), während der Abstand (20) vor und nach dem Schrumpf unverändert bleibt. Die Fläche (17) des gleichseitigen Hexagons verkleinert sich auf die Fläche (29) und aus dem gleichseitigen Hexagon vor dem Schrumpf resultiert ein senkrecht zur Maschinenlaufrichtung um 50% gestauchtes ungleichseitiges Hexagon. Daraus ergeben sich aus den gleichen Abständen (16) und (18) nunmehr nach dem Schrumpf die ungleichen Abstände (30) und (31), wobei (31) > (30) ist.
    In den Abbildungen 5a und 5b ist der Fall eines Schrumpfes von jeweils 50% in Maschinenlaufrichtung und quer zur Maschinenlaufrichtung dargestellt. Der Gesamtschrumpf beträgt 75 %. In diesem Fall verkleinern sich die gleichschenkligen Hexagons entsprechend und bleiben gleichschenklig. Die kürzesten Abstände zwischen den Schenkeln verkürzen sich um 50%.
    In Abbildung 6a ist die stark vergrößerte Draufsicht eines Verbundes vor der Schrumpfbehandlung wiedergegeben. Der Verbund ist über die gesamte Warenbreite (34) mit parallel zueinander angeordneten Linien oder Balken der Dicke (33), der Balkenfläche (32) und des Balkenabstands (35) durch Hitze und Druck bzw. durch Ultraschall gebunden. Diese Prägebindung wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als LS (Linear Seal) bezeichnet.
    Der in Abbildung 6b wiedergegebene Zustand entsteht nach einem ausschließlich quer zur Maschinenlaufrichtung ("MLR") erfolgten Schrumpf von ca. 25% . Die Warenbreite (34) in Abbildung 6a verkürzt sich also um 25% auf die Warenbreite (38) in Abbildung 6b. Dadurch, daß in MLR kein Schrumpf erfolgt, bleibt die Dicke der Balken unverändert, d.h. (33) entspricht (37) und der Abstand derselben zueinander bleibt ebenfalls konstant, d.h. (35) entspricht (39).
    In den Abbildungen 7a und 7b ist ebenfalls wieder die stark vergrößerte Draufsicht eines LS-gebundenen Verbundes vor und nach Schrumpf dargestellt. In diesem Fall ist ein Schrumpf von 23% ausschließlich in MLR (48) erfolgt. Die Warenbreite bleibt dementsprechend unverändert (unter der Annahme, daß keine Verzüge auftreten) und damit auch die Länge der Balken, d.h. (42) entspricht (46). Die Fläche (40) der Balken vor dem Schrumpf reduziert sich um 23 % auf die Fläche (44) und ebenso der Abstand (43) der Balken vor dem Schrumpf um 23 % auf den Abstand (47) nach dem Schrumpf und dementsprechend auch Balkenbreite (41) vor dem Schrumpf auf die Balkenbreiten (45) nach dem Schrumpf.
    Der in Abb. 7b in der Draufsicht dargestellte 3-lagige Verbund mit ausschließlich linearem Schrumpf in der MLR ergibt eine perspektivische Ansicht wie in Abbildung 1 dargestellt mit klar ausgebildeten Wellen, wobei die Höhe (11) der Wellen an deren Scheitelpunkt (3) entlang der Linie (49) über die gesamte Warenbreite konstant ist.
    Der Fall eines Schrumpfes an einem dreilagigen Verbund, wie z.B. aus Vliesstoff/Schrumpffolie/Vliesstoff ist in den Abbildungen 8a und 8b wiedergegeben, d.h. sowohl die Balkenbindefläche (52) als auch der Balkenabstand (53) verkleinern sich entsprechend des Schrumpfes in quer zur MLR und in MLR nach dem Schrumpf auf (54) bzw. auf (55).
    In Abbildung 9 ist die perspektivische Ansicht des in Abb. 8b dargestellten Verbundes wiedergegeben, wobei der Querschnitt der perspektivischen Ansicht entlang der Linie 57 und der Zustand entlang der Linie 56 dargestellt ist.
    Man kann dabei erkennen, daß die Höhe der Wellungen entlang der Linie 56 über die gesamte Warenbreite nicht immer gleich ist sondern durch den Querschrumpf selbst auch wieder einer Mikrowellung (58) enthält.
    Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.
    Beispiel 1:
    Es wurden zur Florlegung eine Krempel mit Querleger (bezeichnet mit K1), eine Krempel über dem Faserablegeband (bezeichnet mit K2) mit Ablegung der Stapel- Fasern in Maschinenlaufrichtung und wieder eine Krempel mit Querleger (bezeichnet mit K3) verwendet. Dadurch konnte der gewünschte dreischichtige Kompositaufbau des Vliesstoffes realisiert werden. Die mit K1, K2 und K3 abgelegten Faserflorschichten wurden mit F1, F2 bzw. F3 gekennzeichnet.
    Sowohl die Faserzusammensetzung, die Faserorientierung als auch die Faserflor-gewichte von F1 und F3 waren identisch. F1 und F2 bestanden aus 40% einer Kern-/Mantel-Faser aus den beiden Komponenten Polyethylenterephthalat als Kern und einem Copolyester mit einem Schmelzbereich von 91 - 140°C mit einem Titer von 17 dtex und einer Schnittlänge von 64 mm und 60 % einer Homofilfaser aus Polyethylenterephthalat mit einem Titer von 8,8 dtex und einer Schnittlänge von 60 mm. F1 und F3 wurden quer zur Maschinenlaufrichtung abgelegt (hier mit "cd" für cross machine direction gekennzeichnet). Das Florgewicht von F1 und F2 betrug jeweils 10 g/m2. K2 wurde zwischen K1 und K3 in Maschinenlaufrichtung gelegt (hier mit "md" für machine direction gekennzeichnet) und bestand aus einem 10 g/ m2 schweren Flor aus 100% Polypropylenfasern mit einem Titer von 12 dtex und einer Schnittlänge von 60 mm.
    Alle in Beispiel 1 eingesetzten Fasern waren vollverstreckt. Die Kräuselung der Bikomponentenfaser und der Polyäthylenterephthalat-Faser war zweidimensional und erfolgte nach dem Stauchkammerprinzip. Die Polypropylenfaser der Faserschicht F2 wies eine dreidimensionale Spiralkräuselung auf. Solche Fasern werden bevorzugt eingesetzt, wenn ein hoher Kompressionswiderstand der Faserschichten und vergleichsweise hohe Volumina erzeugt werden sollen (sogenannte High- Loft-Fasern).
    Die Schmelzpunkte der Polyethylenterephthalatfaser bzw. des Polyethylenterephthalatfaserkernes der Heterofilfaser waren mit über 90°C soweit auseinander, daß bei Erwärmung des Kompositvliesstoffes auf Schrumpftemperatur der Polypropylenfaser ausschließlich diese einen Schrumpf erfuhr.
    Das aus den drei Floren F1, F2 und F3 aufgebaute dreilagige Komposit wurde bei 80°C durch Passage zweier Stahlpresswalzen, die auf eine Temperatur von 80°C aufgeheizt waren, leicht verdichtet, bevor des dem Kalanderwalzenpaar zugeführt wurde.
    Das Kalanderwalzenpaar bestand aus einer glatten und einer gravierten Stahlwalze. Die gravierte Stahlwalze wies parallel zueinander quer zur Maschinenlaufrichtung orientierte gerade Linien oder Streifen mit einer Breite von 1,0 mm auf. Der Abstand der parallen Streifen, gemessen jeweils von Mitte zu Mitte betrug 4,0 mm. Die Verschweißfläche war 25 %. Die Erhöhungen der Streifen waren konusförmig. Die Gravurtiefe betrug 0,9 mm.
    Beide Walzen waren auf eine Temperatur von 130°C aufgeheizt. Der Presslinien-druck betrug 65 N/mm. Aufgrund des symmetrischen Aufbaues des dreilagigen Komposites, d.h. aufgrund der Tatsache, daß F1 mit F3 identisch war, spielte es keine Rolle, welche der beiden bei Passage des Kalanders Kontakt zur gravierten Walze hatte.
    Die auf diese Weise durch Hitze und Druck verfestigte Ware wurde in einem Spannrahmen einer Temperatur von 160°C über eine Zeitraum von 30 Sekunden in einem Trockenschrank ausgesetzt. Durch diese thermische Behandlung schrumpfte die Ware um 45,1% in md und um 20,2% in cd.
    Trotz des Auskämmens der Faserschicht F2 in md erfolgte dennoch auch ein geringer Schrumpf in cd aufgrund der Fasernkräuselung und deren damit verbundenen gewissen Faserquerorientierungsanteil. Aus den Schrumpfbeträgen in md und cd errechnete sich ein Flächenschrumpf von 56,7 %. Der Flächenschrumpf kann aber auch mit der nachfolgend aufgeführten mathematischen Beziehungen (i), (ii) und (iii) aus den Flächengewichten in g/m2 des Kompositvliesstoffes vor und nach der Schrumpfbehandlung errechnet werden, für den Fall, daß keine Einschnürung bzw. Breitenverlust durch Verzüge eingetreten ist. SO = (1 ― Gv / Gn) * 100 [%] Sq = (1 ― bn / bv) * 100 [%] Sl = (1 ― (Gv * bv) / (Gn * bn)) * 100 [%]
    Dabei bedeuten in diesen Formeln
  • SO = Flächenschrumpf in %
  • Sq = linearer Schrumpf in Querrichtung in %
  • Sl = linearer Schrumpf in Längsrichtung in %
  • Gv = Flächengewicht vor dem Schrumpf in g/m2
  • Gn = Flächengewicht nach dem Schrumpf in g/m2
  • bv = Warenbreite vor dem Schrumpf in m
  • bn = Warenbreite nach dem Schrumpf in m
    • Nach dem Schrumpfen der mittleren Faserschicht F2 aus 100% Polypropylen des dreilagigen Vliesstoffkomposites entstanden die in Abb. 1 wiedergegebenen, beidseitig in die dritte Dimension ausgerichteten Wellungen. Trotz des völlig symmetrischen Aufbaues des Komposites aus F1, F2 und F3 waren die Scheitelpunkte der Wellungen auf der Seite der Gravurwalze geringfügig höher als diejenigen, die bei der Kalandrierung der glatten Stahlwalze zugewandt waren.
    Diese Unterschiede in der Scheitelhöhe beidseitig der geschrumpften Faserschicht F2 erwiesen sich als umso geringer, je höher die Gravurtiefe war.
    In Tabelle 1 sind Verbundaufbau und Schrumpfverhältnisse der Beispiele 1 bis 5 aufgelistet. Gemessen wurde die Dicke bei einem Auflagedruck von 780 Pa, das Flächengewicht, das Wiedererholvermögen nach einer definierten Druckbelastung und der Kompressionswiderstand.
    Für die Anwendung als Aufnahme- und Verteilerschicht in Windeln spielen der Kompressionswiderstand KW, das Wiedererholvermögen W und die Kriechbeständigkeit KB eine große Rolle. Diese relativen Größen errechnen sich jeweils aus den Dicken bei zwei unterschiedlichen Druckbelastungen.
    Die Dickenmessungen wurden wie folgt durchgeführt:
    Die Probe wurde 30 Sekunden lang mit einem Auflagedruck von 780 Pa (8 g/cm2) belastet und die Dicke nach Ablauf dieser 30 Sekunden abgelesen. Unmittelbar danach wurde der Auflagedruck durch Gewichtswechsel an dem Dickenmeßgerät auf 6240 Pa (64 g/cm2) erhöht und nach weiteren 30 Sekunden an der exakt gleichen Meßstelle die Dicke abgelesen. KW errechnet sich aus dem Verhältnis der Dicke bei 6240 Pa und der Dicke bei 780 Pa und wird in Prozent angegeben.
    Im Anschluß an die o.g. Dickenmessfolge wird an exakt derselben Meßstelle nochmals bei 780 Pa die Dicke bestimmt. Das Wiedererholvermögen W errechnet sich aus dem Verhältnis der zuerst gemessenen Dicke bei 780 Pa und der Dicke bei 780 Pa nach abgeschlossener Meßfolge und wird ebenfalls in Prozent angegeben.
    Zur Bestimmung der Kriechbeständigkeit KB wurde der Prüfling 24 Stunden lang bei einem Druck von 3500 Pa (36 g/cm2) bei einer Temperatur von 60°C belastet und danach die Dicke nach einer Belastung von 780 Pa bestimmt. Man erhält den Wert für KB, indem man die Dicke des bei 60°C über 24 Stunden bei 3500 Pa gepressten Prüflings durch die Dicke des ungepressten Prüflings, jeweils gemessen bei 780 Pa, teilt und mit 100 multipliziert (Angabe in Prozent).
    Es wurden insbesondere bei Beispiel 2 bezogen auf das sehr günstige Verhältnis von Dicke in mm zum Flächengewicht in g/m2 hohe Werte für das Wiedererholvermögen und den Kompressionswiderstand erreicht. Dies ist eine Folge der beidseitigen und spiegelbildlich ausgerichteten Wellungen.
    Anforderungen mit hohem Wiedererholvermögen und Kompressionswiderstand, gepaart mit hohem Porenvolumen und hydrophiler, gegen Körperflüssigkeiten gut netzender Eigenschaften sind für Flüssigkeitsund Verteilerschichten in Windeln wohl bekannt, die zwischen dem Abdeckvliesstoff und dem absorbierenden Kern zum Zwecke eines besseren Fluid-Managements eingeschoben werden. Das Porenvolumen errechnet sich aus der Dicke des Flächengebildes (bei definiertem Auflagedruck = Belastung) bzw. als Differenz aus dem daraus resultierenden Volumen und dem Volumen, das durch die Fasern selbst belegt ist. Die Porenverteilung und Porengröße ist stark beeinflußt von dem Verhältnis Dicke zu Flächengewicht. Je gröber die Fasern und je höher die Dicke des sie bildenden Flächengebildes ist umso größer werden die Poren und umso geringer deren Anzahl. Hohes Porenvolumen und große Poren die Fluidaufnahme begünstigende Faktoren.
    Die in Beispiel 1 dargelegte Variante der Erfindung eignet sich hervorragend für diese Anwendung und ist in den Belangen Flüssigkeitsmanagements anderen bekannten Produktlösungen überlegen. Um dies zu belegen wurde als Vergleich zu Beispiel 1 ein thermisch gebundener Vliesstoff mit vergleichbarem Flächengewicht und gleicher Fasermischung F1 und F3 herangezogen. Die 3 Schichten, aus denen das Komposit aufgebaut war, wurden mit S1, S2 und S3 bezeichnet. Im Falle des Beispiels 1 waren alle drei Schichten aus Fasern zusammengesetzt (F1, F2 und F3).
    Aus den Werten der Tabelle 1 für Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel ist die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Beispieles 1 deutlich erkennbar.
    Beispiel 2
    In Beispiel 2 wurden die gleichen Vlieslegemethoden wie bei Beispiel 1 eingesetzt, d.h. die Fasern der F1 bzw. S1 wurden in cd, F2 bzw. S2 in md und F3 bzw. S3 wieder in cd abgelegt. Die Verfestigungsbedingungen im Kalander, die verwendete Gravurwalze und die Schrumpfbedingungen waren identisch mit Beispiel 1. Der niedrigere Schrumpfbetrag im Vergleich zu Beispiel 1 ist wohl eine Folge der höheren Florgewichte F1 und F3. Wie aus Tabelle 1 erkennbar, wurden andere Faserflorgewichte und feinere Fasertiter verwendet.
    Aufgrund der feineren Fasern und des geringeren Flächenschrumpfes von 50,6 % wurden zwar in etwa der gleiche Kompressionswiderstand und ein vergleichbares Wiedererholvermögen als mit Beispiel 1 erreicht. Dies allerdings bei einer deutlich niedrigeren Dicke von 2,70 mm anstelle 3,60 mm. Die Ergebnisse sind aber dennoch im Vergleich zum Stande der Technik überlegen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
    Vergleichsbeispiel zu Beispielen 1 und 2
    In Maschinenlaufrichtung wurde ein 70 g/m2 Flor bestehend aus 50% Kern/Mantel-Bikomponenten-Faser mit Polypropylen als Kern und High Density Polyethylen (HDPE) als Hülle mit einem Titer von 3,3 dtex und einer Schnittlänge von 40 mm und 50 % Polyethylenterephthalatfaser mit einem Titer von 6,7 tex und einer Schnittlänge von 60 mm in einem Umluftofen bei einer Temperatur von 130°C thermisch verfestigt.
    Die an diesem Material durchgeführten Meßergebnisse wurde in Tabelle 2 zusammengestellt und mit denen der Beispiele 1 und 2 verglichen.
    Beispiel 3:
    Für die Fertigung des in Beispiel 3 beschriebenen Komposites wurden zwei Krempeln benötigt, die in Maschinenlaufrichtung (md) die Faserschicht F1 mit einem Florgewicht von 25 g/m2 und eine weitere Krempel, die quer zur Maschinen-laufrichtung (cd) ein Florgewicht von 10 g/m2 ablegen. Zwischen beide Flore wurde ein ausschließlich in md voll gerecktes PP-Netz mit einer Maschenweite in md von 3,2 mm und in cd von 7,7 mm und einem Flächengewicht von 30,0 g/m2 eingeführt. Die drei Lagen bzw. Schichten S1, S2 und S3 wurden wie in Beispiel 1 nach einer warmen Vorpressung zum Zwecke der Verdichtung dem Kalander-Nip, bestehend aus den in Beispiel 1 bereits genannten Walzen, zugeführt, wobei die Faserflorlage F1 mit dem höheren Gewicht von 25 g/m2 der gravierten Kalanderwalze zugewandt war. Die Kalandrierung erfolgte bei einem Liniendruck von 65 N/mm und einer Temperatur von 150°C.
    Anschließend wurde die Probe ohne Verzug 30 Sekunden lang im Trockenschrank mit einer Temperatur von 150°C belassen. Es stellte sich ein Schrumpf von 16 % ausschließlich in md ein. Aufgrund der Netzreckung nur in md blieb der Schrumpf in md völlig aus. Es bildeten sich dadurch in Ouerschnitt quer zur Maschinen-laufrichtung wieder, wie in Abb. 1 vereinfacht dargestellt, klar definierte Wellungen beidseitig der Zentralschicht aus PP-Netz S2 aus. Die Wellungshöhe der Faserschicht S3 war etwas geringer aufgrund seines Kontaktes während der Kalandrierung zur glatten Walze, weicher und weniger wiedererholend aufgrund seines feintitrigeren Faseraufbaues und des niedrigeren Flächengewichts von nur 8 g/m2.
    Solche asymetrisch aufgebauten Komposite mit einer weichen, weniger loftigen und leichten Feinfaserschicht und einer High-Loft-Grobfaserschicht werden dann bevorzugt eingesetzt, wenn an beide Oberflächen des Komposites völlig unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. Völlig unterschiedliche Eigenschaften auf den beiden Seiten eines Verbundvliesstoffes sind beispielsweise an einen Gürtel gestellt, der - mit oder ohne elastische Eigenschaften entlang der Gürtellängsrichtung - gleichzeitig in seiner gesamten Fläche oder Teilfläche als Verhakungsteil (Schlaufenteil) für den Einhakungsteil eines mechanischen Verschlußsystem (Klettverschlüsse) dienen soll. Solche einander entgegengesetzte Anforderungen, wie gute Verhakungseigenschaften (durch aufgewellte Grobfaserschicht) einerseits und Textilität, Weichheit, Hautverträglichkeit anderer-seits, gepaart mit einer gewissen Steifigkeit (als Gürtel) lassen sich mit der Erfindung in besten Einklang finden.
    Beispiel 4:
    Beispiel 4 unterscheidet sich von Beispiel 3 lediglich dadurch, daß die beiden Faserflore für die Schichten S1 und S3 nicht in Maschinenlaufrichtung sondern quer zur Maschinenlaufrichtung abgelegt worden waren, wobei sich an dem kalanderverfestigten Halbmaterial ein Verhältnis der Höchstzugkräfte in md zu cd von 0,8 : 1,0 einstellte.
    Unter denselben Kalandrier- und Schrumpfbedingungen wurde ein Schrumpfbetrag in md von 25% und in cd von ebenfalls 0 % erreicht. Dieses Ergebnis ist ein Hinweis darauf, daß der Schrumpf des Komposites sowohl von der Orientierung des gereckten Schrumpfmediums als auch der Orientierung der unter Prozeßbe-dingungen nicht schrumpfenden (oder weniger als das Schrumpfmedium schrumpfenden) Fasern des Faserflores einen deutlichen Einfluß auf den Schrumpfbetrag ausübt. Der Schrumpf wurde durch die beiden äußeren Faserflore der Schichten S1 und S3 umso weniger behindert je näher seine Fasern senkrecht zur Schrumpfrichtung, d.h. im Falle des Beispieles 4 quer zur Maschinenlaufrichtung ausgerichtet waren, je niedriger der Fasertiter und je niedriger die Faserflorgewichte von S 1 und S3 waren.
    Beispiel 5:
    Auf eine 15 µm starke Polyethylenfolie wurde ein 20 g/m2 schwerer Faserflor aus 30 Gew.% Heterofilfaser mit einem Kern aus Polyethylenterephthalat und einem Mantel aus High Density Polyethylen (HDPE) und 70 Gew.% Polypropylen mit einem Titer von 2,8 dtex und einer Schnittlänge von 60 mm aufgelegt und dem in Beispiel beschriebenen Kalanderwalzenpaar zugeführt. Die Kalandertemperatur betrug 130°C und der Druck 65 kp. Anschließend wurde wieder 30 Sekunden lang im Ofen bei 150°C geschrumpft, wonach sich ein Schrumpf in md von 22 % einstellte.
    Aufgrund der Tatsache, daß nur an eine Seite der Schrumpffolie ein Faserflor linienförmig aufgeschweißt worden bildete sich nach dem Schrumpfprozeß eine nur einseitige Wellung.
    Figure 00300001
    Figure 00310001
    Figure 00320001
    Figure 00320002
    Figure 00330001

    Claims (14)

    1. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden Erhebungen und Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage und ein damit verbundenes geschrumpftes Flächengebilde, wobei die Verbindung zwischen der Vliesstofflage und dem geschrumpften Flächengebilde durch Verschweißen erfolgt ist und wobei das Verschweißen zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des geschrumpften Flächengebildes in der Form von regelmäßig angeordneten Linien erfolgt ist.
    2. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindungsmuster zur Fixierung der Vliesstofflage auf dem geschrumpften Flächengebilde in der Form von regelmäßig angeordneten und nicht unterbrochenen Linien erfolgt ist.
    3. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen durch Hitze und Kalanderdruck und/oder durch Ultraschall erfolgt ist.
    4. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschrumpfte Flächengebilde ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, Gewirke, Netz, Gelege, parallel verlaufenden Monfilamenten, Stapelfaser- oder Multifilamentgarnen, einem Vliesstoff oder einer Folie.
    5. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das geschrumpfte Flächengebilde ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einem Vliesstoff oder einer Folie.
    6. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das geschrumpfte Flächengebilde sich von einer uniaxial- oder biaxial gereckten Folie ableitet.
    7. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein geschrumpftes Flächengebilde und zumindest eine nicht oder unter Prozeßbedingungen weniger geschrumpfte Vliesstofflage aufweist.
    8. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses drei Lagen aufweist, von denen eine ein geschrumpftes Flächengebilde ist, das auf beiden Seiten mit einem nicht oder unter Prozeßbedingungen weniger geschrumpften Vliesstofflage abgedeckt ist; wobei die abdeckenden Vliesstoffe entweder gleiche oder ungleiche Flächengewichte aufweisen.
    9. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesstofflage ein Stapelfaservliesstoff ist.
    10. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vliesstofflage ein Flächengewicht von 6 bis 70 g/m2 aufweist.
    11. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Verschweißung von Vliesstofflage und schrumpffähigem Flächengebilde in der Form von regelmäßig senkrecht zur und/oder in Maschinenlaufrichtung angeordneten und vorzugsweise ununter-brochenen Linien oder Balken verläuft.
    12. Dreidimensional strukturiertes Faserflächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Verschweißung von Vliesstofflage und schrumpffähigem Flächengebilde in der Form von regelmäßig auf der Oberfläche des Vliesstoffes angeordneten Linien in der Form von Hexagons verläuft.
    13. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Faserflächengebildes nach Anspruch 1 umfassend die Maßnahmen:
      a) Kombination von mindestens einem Faserflor und/oder einem Vliesstoff mit einem schrumpffähigen Flächengebilde,
      b) Verschweißen zwischen dem Faserflor und/oder dem Vliesstoff und dem schrumpffähigen Flächengebilde in Form eines Linienmusters, vorzugsweise durch Hitze und Kalanderdruck und/oder durch Ultraschall, das zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des schrumpffähigen Flächengebildes verläuft,
      c) Erhitzen des erhaltenen Verbundes auf eine solche Temperatur, dass der Schrumpf des schrumpffähigen Flächengebildes ausgelöst wird und sich regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretende Erhebungen und Vertiefungen ausbilden.
    14. Verwendung des dreidimensional strukturierten Faserflächengebildes nach Anspruch 1 als Filter für die Flüssig-, Staub- und/oder Partikelfiltration, als hochvolumige Aufnahme- und Verteilerschicht in Hygieneartikeln, insbesondere in Windeln oder der Damenhygiene, sowie als Verhakungsteil für Klettverschlüsse.
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